Михайлов В.С, Кудрявцев В.Г, Давыдов В.С. Навигация и лоция

Подождите немного. Документ загружается.

10. Вибрирующий якорь → также относится к средствам, действующим от сжатого воздуха. Звук

здесь производится с помощью якоря, вибрирующего под действием сжатого воздуха. Звук его

высокого тона низкой мощности слышен за 2 ÷ 3 мили.

Кроме пневматических установок, для подачи звуковых туманных сигналов используются и

электромеханические средства с электромагнитным или электродинамическим принципом

создания колебаний мембраны.

11. Наутофон → приводится в действие электрическим током. Звук его высокого ровного тона

(напоминает звук горна) слышен за 3 ÷ 5 миль.

12. Электрогорн → дает мощный звук среднего тона, слышимый за 5 ÷ 7 миль.

11.6.2. Гидроакустические СНО

Гидроакустические СНО → это подводные сигналы, с помощью которых определяют место

судна в тех случаях, когда более точные методы определения использованы быть не могут.

Средняя скорость распространения звука в воде равна 1500 м/с (~ в 4 раза быстрее, чем в воздухе) и

зависит от температуры, солености и плотности морской воды. Звук в воде распространяется во всех

направлениях, но ощутимо отклоняется сушей, мелями и пр.

Дальность распространения подводных звуковых сигналов также значительно больше, чем

надводных.

Подводный колокол слышим на S ≥ 15 миль, а специальные подводные излучатели на S ≥ 50 миль.

Характеристики воздушных и подводных звуковых сигналов описаны в руководстве «Огни и

знаки…» (Огни).

1. Подводный колокол → устанавливают на буях, плавучих маяках и у берегов. Они действуют

различно:

• одни → автоматически от колебания буя на волнении;

• другие → от пневматического устройства.

Подводный колокол на сильном волнении звонит чаще. Хотя частота ударов и зависит от степени

волнения, но их сила остается одинаковой. На плавучих маяках подводные колокола обычно действуют

за счет сжатого воздуха. Дальность их действия 5 ÷ 7 миль – для одиночного и 10 ÷ 15 миль – для

группы из 2-x подводных колоколов.

2. Подводный излучатель (осциллятор) 2 вида:

1. – электродинамический;

2. – электромагнитный.

Главная их часть → стальная мембрана (или две), приводимая в колебания электрическим

устройством с частотой 1050 кол./с. Колебания же мембраны передаются упругой среде – воде,

порождая звуковые колебания. Дальность действия ПИ(0) – до 15 миль для одиночного и не < 30

миль – для группы излучателей.

Эти (1, 2) гидроакустические СНО устанавливают при береговых маяках на специальной донной

треноге. Глубина моря над ней должна быть не < 15 ÷ 20 м, а грунт – твердый. Точное место установки

указывается на карте.

Для приема подводных сигналов на судне устанавливают специальные аппараты – гидрофоны.

В скуловую часть судна врезаны побортно две приемные камеры с мембраной, к которой

прикреплен микрофон, отмечающий колебания мембраны и передающий их в телефоны на мостике.

Звуковая волна, дойдя до борта судна, приводит в колебания мембрану микрофона в приемнике

того борта, который обращен к источнику звука.

Попеременно выслушивая приемник то правого то левого борта, устанавливают, откуда сигналы

громче. Затем меняют курс в сторону лучшей слышимости сигнала. По мере изменения курса звук в

телефоне начинает слабеть, потом прекратится и вскоре будет слышен в телефоне другого борта.

Замечают КК

, на котором звук пропал в телефоне одного борта и КК

, на котором он «появится» в

телефоне другого борта. Средний из курсов и дает направление на источник (способ «звуковой тени»).

Если звук не исчезает совсем, то пеленгом (направлением) на источник нужно считать курс, на

котором сила звука в телефонах обоих бортов одинакова.

Для проверки пеленга ложатся на обратный курс и вторично определяют пеленг.

На расстоянии от источника в 10 ÷ 15 миль точность определения пеленга ~ ±1°.

Сигналы слышны тем лучше, чем глубже сидит судно, чем оно медленнее движется, и чем

спокойнее море.

Слышимость «max» – если источник звука находится на КУ = 90° пр/б. (л/б) и «min» – на КУ =

±4°.

Выводы

1. СНО предназначены для определения места судна в море, ограждения навигационных

опасностей, каналов и фарватеров и ориентирования судоводителя.

2. СНО должны давать возможность надежно определять место судна в конкретных

гидрометеорологических условиях с любой дискретностью и высокой точностью.

3. СНО являются средствами внешней коррекции места судна и подразделяются как по месту

расположения (береговые, плавучие, космические), так и по роду техники использования

(зрительные, акустические, радиотехнические).

4. Методами навигационного оборудования морского театра является:

• обеспечение по площади (покрытие рабочими зонами СНО наибольших площадей);

• обеспечение по направлению (маршруту) – установка СНО вдоль каналов, фарватеров и

рекомендованных путей.

5. Зрительные СНО – специальные стационарные или плавучие сооружения, конструкции и

устройства, предназначенные для определения места судна путем зрительного их восприятия

(маяки, знаки, огни, створы).

6. РТСНО – специальные наземные или плавучие станции, работающие в радиочастотном

диапазоне и предназначенные для решения задач навигации совместно с судовыми ТСН.

7. ППЗ – плавучие СНО, установленные на якорь для ориентирования мореплавателей, ограждения

навигационных опасностей, обозначения каналов, фарватеров, мест якорных стоянок и пр.

8. Звукосигнальные СНО – воздушные туманные сигналы, предназначенные для ориентировки

мореплавателей относительно береговой черты в условиях пониженной видимости.

ГЛАВА 12. ОСНОВЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА СУДНА В МОРЕ ПО ВИДИМЫМ

НАВИГАЦИОННЫМ ОРИЕНТИРАМ

12.1. Общие принципы определения места судна в море. Навигационные параметры

и изолинии

12.1.1. Общие принципы определения места судна в море

Для получения текущих координат места судна на любой момент времени непрерывно ведется

счисление его пути.

Правомерно возникает вопрос. А достаточно ли одного только счисления пути судна для

обеспечения безопасности его плавания? Оказывается нет, далеко не достаточно.

Действительно, ведь счисление пути судна основывается на показаниях основных штурманских

приборов: курсоуказателя (компаса) и лага. Но в их работе (их показаниях) имеются погрешности,

которые при счислении пути судна учитываются в виде поправок (для курсоуказателя – ΔК, для лага –

ΔЛ%), но ведь и сами эти поправки известны (определены) с некоторыми, неизвестными,

погрешностями.

Погрешность содержит и угол дрейфа (α), выбираемый из таблицы, а сведения о течениях,

элементы которых выбирают из навигационных пособий, являются весьма приближенными (см. табл.

12.1).

Значения погрешностей основных элементов счисления

(табл. 4.4 «МТ-2000»)

Таблица 12.1

№ п/п

Элементы счисления

Значение погрешности (СКП)

Компасный курс по гирокомпасу (ГКК)

±0,3° ÷ ±1,2°

Компасный курс по магнитному компасу (КК

мк

)

±0,9° ÷ ±2,0°

Поправка гирокомпаса (ΔГК)

±0,3° ÷ ±1,3°

Поправка магнитного компаса (ΔМК)

±0,5° ÷ ±1,8°

Истинный курс по данным гирокомпаса

±0,6° ÷ ±1,8°

Истинный курс по данным магнитного компаса

±0,9° ÷ ±2,7°

Скорость по относительному лагу

±0,1уз. ÷ ±0,2уз.

Скорость по абсолютному лагу (при V ≤ 10 уз.)

±0,02уз. ÷ ±0,05уз.

Скорость по абсолютному лагу (при V > 10 уз.)

±(0,002 ÷ 0,005) · V

Угол дрейфа от ветра (α)

±0,5° ÷ ±1,5°

Направление течения при выборе из навигационных пособий

±30° ÷ ±60°

Направление течения при определении по абсолютному лагу

±10° ÷ ±20°

Скорость течения при выборе из навигационных пособий

±0,3υ

Скорость течения при определении по абсолютному лагу

±0,1уз. ÷ ±0,3уз.

Скорость течения при отсутствии данных о течении

±0,2уз. ÷ ±0,7уз.

Вполне очевидно, что в результате погрешностей в поправках штурманских приборов, в угле

дрейфа и в учитываемых элементах течения, счисление пути судна ведется с некоторыми

погрешностями.

Эти погрешности, по своему численному значению, как правило, небольшие, но они действуют в

течение всего плавания, то есть нарастают по времени (рис. 12.1).

Длительное действие этих неучтенных погрешностей приводит к тому, что погрешность в

счислимом месте судна постепенно увеличивается и достигает значительной величины, при которой

уже не обеспечивается требуемая точность знания счислимых (текущих) координат, то есть не

обеспечивается безопасность плавания судна.

Рис. 12.1. Суммарные погрешности

Из рис. 12.1 следует, что вследствие наличия суммарной погрешности в направлении движения

судна (±m

ПУ

) и суммарной погрешности в пройденном судном расстоянии (±m

) счислимое место судна

на какой-то момент времени (Т

) будет находиться не в конкретной счислимой точке (т. А), а в пределах

площади (АБДС), ограниченной значениями погрешностей в счислении (m°

ПУ

и m

) и с определенной

вероятностью.

Исходя из этого возникает необходимость исключения погрешностей в счислении пути судна. Это

достигается путем систематического контроля за счислением координат судна и периодической их

коррекцией.

Контроль за счислением пути судна осуществляется постоянной проверкой правильности

учета элементов счисления (погрешности не исключаются совсем, но не допустить больших

промахов в счислении пути судна позволяет).

Коррекция счисления включает в себя периодическое определение координат судна

измерением величин, не участвующих в счислении пути, с последующим счислением координат

судна от определенного по этим величинам места судна, которое называют обсервованным

местом судна, а координаты такого места – обсервованными координатами (φ

, λ

Периодичность коррекции счисления – определения места судна – должна быть такой, чтобы в

течении времени между определениями места погрешность счисления пути не превышала в данных

условиях определенной (допустимой) величины и обеспечивала навигационную безопасность плавания.

Практические действия по определению координат места судна называются навигационной

обсервацией.

Обсервованное место судна может быть получено различными способами:

1. → по наблюдениям видимых береговых навигационных ориентиров;

2. → по наблюдениям небесных светил (звезды, навигационные планеты, Луна, Солнце);

3. → при помощи имеемых на судне радиотехнических средств навигации.

12.1.2. Навигационные параметры и изолинии

При любом способе получения обсервованного места с помощью штурманских навигационных

приборов получают величины, которые в своей совокупности характеризуют обсервованные

координаты судна.

Совокупность величин, характеризующих место судна в море и его перемещение в заданной

системе координат, называются навигационными параметрами (НП).

Значение навигационного параметра, снятое со шкалы измерительного прибора, называют

измеренным навигационным параметром.

Измеренный навигационный параметр, исправленный всеми необходимыми поправками, называют

обсервованным (исправленным) навигационным параметром.

Например:

1. → Если место судна определяется по визуальным пеленгам на береговые навигационные

ориентиры то снятое (измеренное) с помощью пеленгатора направление на этот ориентир –

измеренный навигационный параметр – компасный пеленг (КП). Исправив значение компасного

пеленга (КП) поправкой курсоуказателя (Δ К), от которого транслируется курс на пеленгаторный

репитер, получаем значение исправленного навигационного параметра, то есть – истинный

пеленг (ИП).

ИП = КП + ΔК

(12.1)

2. → Если место судна определяется по двум горизонтальным углам трех навигационных

ориентиров, то снятое (измеренное) значение горизонтального угла – измеренный

навигационный параметр – отсчет секстана (ОС) снятый со шкал навигационного секстана.

Исправив значение отсчета секстана (ОС) поправкой этого секстана (i + S) получим уже

значение исправленного навигационного параметра, то есть искомое значение горизонтального

угла (α).

α = ОС + (i + S)

(12.2)

3. → Если место судна определяется по расстояниям (D) до навигационных ориентиров то, снятое

со шкал, измерительного прибора значение расстояния до ориентира – измеренный

навигационный параметр (D′). Исправив значение измеренного расстояния (D′) поправкой

измерительного прибора (Δ D) получим уже значение исправленного навигационного параметра

– истинное расстояние до ориентира (D).

D = D′ + ΔD

(12.3)

Каждому исправленному навигационному параметру на земной поверхности соответствует

определенная навигационная изолиния.

Навигационной изолинией называется такая линия на земной поверхности, каждая точка

которой соответствует одному и тому же значению исправленного навигационного параметра.

В зависимости от характера навигационного параметра (значение пеленга на ориентир, величина

расстояния до ориентира, значение горизонтального угла между ориентирами и т.д.) им

соответствующие навигационные изолинии имеют различный вид.

И, кроме того, каждому значению навигационного параметра соответствует своя

навигационная изолиния.

Рассмотрим некоторые виды навигационных изолиний для малых расстояний (не более дальности

визуальной видимости ориентиров), при которых сферичностью Земли можно пренебречь и считать ее

шаром.

1. Навигационная изолиния при измерении расстояний (изостадия)

Рис. 12.2. Изостадия

Навигационная изолиния расстояния (рис. 12.2) представляет собой окружность с радиусом,

равным расстоянию от места судна до навигационного ориентира (до которого измерялось расстояние

D). Центр этой окружности – место ориентира (т. О). То есть, судно на момент измерения расстояния

может находится в любой точке на данной окружности (или в т. А или в т. В или в т. С), так как в любой

ее точке значение навигационного параметра будет одинаково и равно исправленному значению

расстояния от судна до ориентира на момент его измерения.

2. Навигационная изолиния при измерении пеленга на ориентир (изопеленга)

Рис. 12.3. Изопеленга

Линия пеленга на путевой навигационной карте, независимо от того, откуда он измерен (с судна на

ориентир или с ориентира на судно) изображается прямой линией (рис. 12.3), в каждой точке которой

угол между меридианом и кратчайшим направлением на ориентир, есть величина постоянная (ИП). То

есть судно в момент измерения навигационного параметра – пеленга на ориентир – может находиться

только на этой линии, но в любой его точке (или в т. А или в т. В или в т. С), так как значение пеленга в

любой точке линии пеленга (изопеленге) будет одинаковым.

3. Навигационная изолиния при измерении горизонтального угла между двумя ориентирами

(изогона)

Рис. 12.4. Изогона

При измерении горизонтального угла между двумя ориентирами навигационной изолинией будет

изогона – окружность, которая проходит через эти ориентиры и вмещает измеренный и исправленный

горизонтальный угол α (рис. 12.4). То есть, судно в момент измерения навигационного параметра (α),

может находиться в любой точке (или в т. А или в т. В или в т. С) на навигационной изолинии – изогоне,

так как значение угла α в любой ее точке будет одно и то же ( ОАД = ОВД = ОСД = α).

12.2. Сущность определения места судна по навигационным изолиниям

Мы установили, что фактическое место судна всегда находится на навигационной изолинии в

момент измерения соответствующего ей навигационного параметра и становится вполне очевидным то,

что для определения места судна одной навигационной изолинии недостаточно, а значит:

для определения места судна необходимо иметь не менее двух пересекающихся

навигационных изолиний, причем угол их пересечения должен быть более 30° (лучший вариант –

90°).

Эти навигационные изолинии получают одновременным (или почти одновременным) измерением

двух (или более) навигационных параметров.

Для получения обсервованного места на путевой навигационной карте вместо построения

навигационной изолинии (или дополнительно к ней) используют линию положения – прямую,

заменяющую участок навигационной изолинии вблизи счислимого места судна.

Чаще всего в качестве линии положения используется отрезок прямой линии, касательной к

навигационной изолинии в точке, расположенной на кратчайшем расстоянии от счислимого места судна

(рис. 12.5).

Рис. 12.5. Линия положения

Линии положения используются для получения на карте обсервованного места при плавании судна

в открытом море, когда навигационные ориентиры находятся на больших удалениях от судна и

навигационные изолинии изображаются на путевой навигационной карте сложными кривыми.

При плавании судна вблизи от побережья, когда навигационные ориентиры находятся на дальности

визуального контакта, навигационные изолинии изображаются на путевой навигационной карте просто

– прямая линия (для пеленга) или дуга окружности (для расстояния до ориентира). Проведение на

путевой навигационной карте таких линий не вызывает затруднений.

Полученные в результате измерения навигационных параметров (и их исправления) навигационные

изолинии наносятся на путевую навигационную карту. В точке пересечения навигационных изолиний и

будет обсервованное место судна (рис. 12.6).

Таким образом: сущность определения места судна состоит в том, что по значениям

измеренных и исправленных навигационных параметров прокладываются на путевой

навигационной карте соответствующие им навигационные изолинии (линии положения), в точке

пересечения которых и находится обсервованное место судна на момент измерения этих

навигационных параметров.

Рис. 12.6. Обсервованное место судна

Обсервованное место судна, полученное при использовании видимых навигационных ориентиров

на путевой навигационной карте обозначается условным знаком, как .

Рядом с условным знаком обсервованного места судна пишется время измерения навигационных

параметров (Т) и отсчет лага (ОЛ) на момент их измерений.

Например: (дробная черта проводится по линейке параллельно параллели, то есть строго

горизонтально).

В общем случае счислимое и обсервованное места на один и тот же момент времени не совпадают.

Расхождение одномоментных счислимых и обсервованных координат места судна называется

невязкой (рис. 12.7). Обозначается буквой С.

Невязка характеризуется направлением и величиной. (рис. 12.8).

Рис. 12.7. Невязка счисления Рис. 12.8. Элементы невязки счисления

Направление невязки определяется относительно северной части истинного меридиана (N

) в

круговой системе счета направлений от 0° до 360° от счислимого места к обсервованному; снимается

с путевой навигационной карты (141°) и записывается в судовой журнал с точностью ±1°.

Величина невязки измеряется в милях с точностью до 0,1 мили и представляет собой расстояние

между счислимым и обсервованным местами судна (3,0 мили) на один и тот же момент времени.

В судовой журнал невязка записывается как: С = 141° – 3,0 мили.

Если счислимое и обсервованное места совпали (наложились одно на другое), это означает, что

счислимые координаты верны и невязка С = 0.

При определении места судна существенное значение имеет правильная организация работы

штурмана, которая включает в себя следующие основные действия:

1. Выбор способа определения места судна (дающий большую точность и меньшее время,

затрачиваемое на реализацию этого способа).

2. Подготовка приборов и инструментов, с помощью которых будут производиться наблюдения

(измерения) и построения на путевой навигационной карте.

3. Выбор береговых навигационных ориентиров удобных для наблюдения и нанесенных на

путевую навигационную карту.

4. Опознание выбранных навигационных ориентиров на местности (по внешнему виду – днем и

характеристике его огня – ночью).

5. Производство наблюдений (измерение навигационных параметров).

6. Обработка наблюдений (исправление измеренных навигационных параметров

соответствующими поправками).

7. Нанесение обсервованного места судна на путевую навигационную карту.

8. Анализ произведенной обсервации.

9. Заполнение судового журнала.

12.3. Приведение навигационных параметров и изолиний к одному месту (моменту)

Если навигационные параметры, по которым определяется место судна, измерены одновременно

или через малые промежутки времени и приведены к одному моменту, то полученное по их значениям

место судна называют обсервованным ( ).

Если же навигационные параметры измерялись разновременно и при значительном промежутке

времени между моментами их измерений, то полученное по их значениям место судна называют

счислимо-обсервованным ( ).

Малыми можно считать такие промежутки времени, при которых погрешности счисления в 2 ÷ 3

раза меньше погрешностей навигационных изолиний и практически не будут сказываться на точности

определяемого места. Для большинства навигационных способов определения места эти промежутки

можно считать равными не более 20 минут.

Для определения места судна навигационные изолинии, соответствующие разновременно

измеренным навигационным параметрам должны быть приведены к одному моменту (месту). Это

приведение выполняется графическим или аналитическим способом.

Рис. 12.9. Приведенная навигационная изолиния (линия положения)

При графическом способе приводимая навигационная изолиния «I–I» (рис. 12.9) должна быть

смещена по линии пути на расстояние Δ S, равное плаванию судна за время между моментом измерения

первого навигационного параметра (U

) и моментом, к которому осуществляется приведение (при 2-х

навигационных изолиниях – к моменту измерения 2-го навигационного параметра; при 3-х

навигационных изолиниях – к моменту измерения 3-го навигационного параметра приводится и 1-я и 2-

я навигационные изолинии и т.д.).

Прямая «I′–I′» проводится параллельно линии «I–I».

Моментом, к месту которого приводятся навигационные изолинии, обычно является момент

измерения последнего навигационного параметра.

Графический способ приведения навигационных изолиний (линий положения) к одному моменту

(месту) показан на рис. 12.10.

Рис. 12.10. Приведение линий положения к одному моменту

– измерен навигационный параметр (пеленг) ориентира № 1.

– измерен навигационный параметр (пеленг) ориентира № 2.

– измерен навигационный параметр (пеленг) ориентира № 3.

На время Т

на путевую навигационную карту нанесено счислимое место судна (т. А).

За время ΔТ

= Т

– Т

между измерениями навигационных параметров (пеленгов) на ориентир № 1

и ориентир № 3 судно прошло расстояние S

= V

· (Т

– Т

) = К

· (ОЛ

– ОЛ

За время ΔТ

= Т

– Т

между измерениями навигационных параметров (пеленгов) на ориентир № 2

и ориентир № 3 судно прошло расстояние S

= V

· (Т

– Т

) = К

· (ОЛ

– ОЛ

Для того, чтобы навигационные изолинии (линии положения) ориентира № 1 и ориентира № 2

соответствовали моменту (месту) навигационной изолинии (линии положения) ориентира № 3, их

нужно перенести параллельно самим себе на:

 навигационную изолинию (линию положения) ориентира № 1 – на расстояние S

по курсу судна;

 навигационную изолинию (линию положения) ориентира № 2 – на расстояние S

по курсу судна.

Значит для получения обсервованного места судна (т. О) на момент измерения последнего

(третьего) навигационного параметра, навигационные изолинии (линии положения) им

соответствующие следует на путевой карте прокладывать от:

• 1-ю навигационную изолинию (линию положения) не от места ориентира № 1, а от т. а;

• 2-ю навигационную изолинию (линию положения) не от места ориентира № 2, а от т. в;

• 3-ю навигационную изолинию (линию положения) от места ориентира № 3.

И все они (линии положения) в этом случае будут соответствовать одному месту (моменту

измерения последнего навигационного параметра на ориентир № 3).